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  • Llave de grafeno para una seguridad de hardware novedosa

    Un equipo de investigadores de Penn State ha desarrollado un nuevo dispositivo de seguridad de hardware que aprovecha las variaciones de microestructura para generar claves seguras. Crédito:Jennifer McCann, Penn State

    A medida que se almacenan y comparten digitalmente más datos privados, Los investigadores están explorando nuevas formas de proteger los datos contra ataques de malos actores. La tecnología de silicio actual aprovecha las diferencias microscópicas entre los componentes informáticos para crear claves seguras, pero se pueden utilizar técnicas de inteligencia artificial (IA) para predecir estas claves y obtener acceso a los datos. Ahora, Los investigadores de Penn State han diseñado una forma de hacer que las claves cifradas sean más difíciles de descifrar.

    Dirigido por Saptarshi Das, profesor asistente de ciencias de la ingeniería y mecánica, Los investigadores utilizaron grafeno, una capa de carbono de un átomo de espesor, para desarrollar una novedosa tecnología de bajo consumo. escalable Dispositivo de seguridad de hardware reconfigurable con resistencia significativa a los ataques de IA. Publicaron sus hallazgos en Electrónica de la naturaleza hoy (10 de mayo).

    "Recientemente, ha habido más y más violaciones de datos privados, Das dijo:"Desarrollamos un nuevo dispositivo de seguridad de hardware que eventualmente podría implementarse para proteger estos datos en todas las industrias y sectores".

    El dispositivo, llamada función físicamente no clonable (PUF), es la primera demostración de un PUF basado en grafeno, según los investigadores. Las propiedades físicas y eléctricas del grafeno, así como el proceso de fabricación, hacer que el nuevo PUF sea más eficiente energéticamente, escalable y seguro contra ataques de IA que representan una amenaza para las PUF de silicio.

    El equipo fabricó por primera vez casi 2, 000 transistores de grafeno idénticos, que encienden y apagan la corriente en un circuito. A pesar de su similitud estructural, La conductividad eléctrica de los transistores varió debido a la aleatoriedad inherente que surge del proceso de producción. Si bien tal variación suele ser un inconveniente para los dispositivos electrónicos, es una cualidad deseable para un PUF no compartido por dispositivos basados ​​en silicio.

    Después de que los transistores de grafeno se implementaron en PUF, los investigadores modelaron sus características para crear una simulación de 64 millones de PUF basados ​​en grafeno. Para probar la seguridad de las PUF, Das y su equipo utilizaron el aprendizaje automático, un método que permite a la IA estudiar un sistema y encontrar nuevos patrones. Los investigadores entrenaron a la IA con los datos de simulación de PUF de grafeno, pruebas para ver si la IA podría usar este entrenamiento para hacer predicciones sobre los datos encriptados y revelar las inseguridades del sistema.

    "Las redes neuronales son muy buenas para desarrollar un modelo a partir de una gran cantidad de datos, incluso si los humanos no pueden, "Dijo Das." Descubrimos que la IA no podía desarrollar un modelo, y no fue posible aprender el proceso de cifrado ".

    Esta resistencia a los ataques de aprendizaje automático hace que la PUF sea más segura porque los piratas informáticos potenciales no podrían utilizar los datos violados para realizar ingeniería inversa de un dispositivo para su explotación futura. Dijo Das. Incluso si la clave pudiera predecirse, el PUF de grafeno podría generar una nueva clave a través de un proceso de reconfiguración que no requiere hardware adicional ni reemplazo de componentes.

    "Normalmente, una vez que la seguridad de un sistema se ha visto comprometida, está comprometido permanentemente, "dijo Akhil Dodda, un estudiante graduado de ingeniería en ciencias y mecánica que realiza investigaciones bajo la tutela de Das. "Desarrollamos un esquema en el que un sistema tan comprometido podría reconfigurarse y utilizarse nuevamente, añadiendo resistencia a la manipulación como otra característica de seguridad ".

    Con estas características, así como la capacidad de operar en una amplia gama de temperaturas, el PUF basado en grafeno podría usarse en una variedad de aplicaciones. La investigación adicional puede abrir caminos para su uso en electrónica flexible e imprimible, dispositivos domésticos y más.


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